&format=webp)
Най-детайлната симулация на Млечния път в историята: Как AI изгради модел, който науката смяташе за непостижим
Учени от Европа и Япония показват първата в света симулация на Млечния път, която има способността да наблюдава придвижването и еволюцията на повече от 100 милиарда самостоятелни звезди – пробив, който досега се смяташе за на практика неосъществим.
Екипът, управителен от Кейя Хирашима от Центъра за интердисциплинарни теоретични и математически науки към RIKEN (iTHEMS) в Япония, работи взаимно с откриватели от Университета в Токио и Университета в Барселона. Проектът е показан по време на интернационалната конференция за високопроизводителни калкулации SC ’25, оповестява Euronews.
Защо да моделираш всяка звезда е толкоз мъчно?
В продължение на десетилетия астрофизиците се пробват да изградят модел на Млечния път, който да наблюдава държанието на всяка обособена звезда. Подобна симулация би разрешила точно съпоставяне сред теоретичните модели за образуването на галактиката и наблюденията от галактическите телескопи. На процедура това е извънредно комплицирана задача, твърди ScienceDaily.
Гравитацията, държанието на газовите облаци, химичните реакции, образуването на детайли и детонациите на супернови протичат в разнообразни мащаби и изискват пресмятания през микроскопични времеви шпации.
Дори най-съвременните модели могат да обработят системи с маса, еквивалентна на към един милиард звезди като Слънцето – което е много под действителните над 100 милиарда звезди в Млечния път. Това значи, че една „ парченце “ в тези симулации съставлява група от към 100 звезди, което изглажда дребните физични процеси и понижава точността на цялата система. При актуалните способи един милион години галактична еволюция изискват към 315 часа калкулации, а един милиард години – повече от 36 години действително време, което прави сходна симулация на процедура неизпълнима.
Екипът на Хирашима взема решение казуса благодарение на хибриден модел, който комбинира обичайни физични симулации и AI модел, подготвен върху големи масиви данни. Моделът употребява високорезолюционни симулации на супернови и се научава да предсказва държанието на газовите облаци в първите 100 000 години след детонация. По този метод главната симулация към този момент не би трябвало да пресмята всеки подробност във всяка времева стъпка и може да напредва доста по-бързо, без да губи значимата физика на дребните процеси. Подходът е валидиран посредством съпоставяне с резултати от два водещи суперкомпютъра – Fugaku в Япония и Miyabi в Университета в Токио.
Получената симулация предлага действителна резолюция „ звезда по звезда “ за вселена с повече от 100 милиарда звезди и работи 100 пъти по-бързо от най-модерните до момента. Един милион години еволюция се пресмятат за 2.78 часа, което значи, че един милиард години могат да бъдат симулирани за към 115 дни вместо за 36 години.
По-широк капацитет за климатични, метеорологични и океански модели
Приложенията надалеч надвишават астрофизиката. Подобни хибридни модели, които комбинират изкуствен интелект с високопроизводителни симулации, могат да ускорят доста изчисленията в области като климатичните прогнози, метеорологията, океанографията и моделирането на огромни структури в космоса. Именно тези дисциплини се борят със същия проблем – потребността от сливане на дребномащабна физика с едри световни процеси в действително време. „ Интегрирането на AI с високопроизводителните калкулации е фундаментална смяна в метода, по който подхождаме към комплицирани, многофизични проблеми “, споделя Хирашима, представен от ScienceDaily.
Според него това ново потомство симулации не просто разпознава модели, а се трансформира в действителен инструмент за научни открития – в това число за следене на процесите, довели до образуването на детайлите, от които поражда животът в нашата вселена.
Накъде продължава планът
Следващата фаза включва разширение на метода и адаптирането му към модели на Земната система – от климатични симулации до разбори на турбулентни процеси в атмосферата и океаните. Възможността да се форсира изчислителен развой, който преди е отнемал десетилетия, може да се окаже ключът към това науката да реагира по-бързо и по-точно на световни провокации.
Екипът, управителен от Кейя Хирашима от Центъра за интердисциплинарни теоретични и математически науки към RIKEN (iTHEMS) в Япония, работи взаимно с откриватели от Университета в Токио и Университета в Барселона. Проектът е показан по време на интернационалната конференция за високопроизводителни калкулации SC ’25, оповестява Euronews.
Защо да моделираш всяка звезда е толкоз мъчно?
В продължение на десетилетия астрофизиците се пробват да изградят модел на Млечния път, който да наблюдава държанието на всяка обособена звезда. Подобна симулация би разрешила точно съпоставяне сред теоретичните модели за образуването на галактиката и наблюденията от галактическите телескопи. На процедура това е извънредно комплицирана задача, твърди ScienceDaily.
Гравитацията, държанието на газовите облаци, химичните реакции, образуването на детайли и детонациите на супернови протичат в разнообразни мащаби и изискват пресмятания през микроскопични времеви шпации.
Дори най-съвременните модели могат да обработят системи с маса, еквивалентна на към един милиард звезди като Слънцето – което е много под действителните над 100 милиарда звезди в Млечния път. Това значи, че една „ парченце “ в тези симулации съставлява група от към 100 звезди, което изглажда дребните физични процеси и понижава точността на цялата система. При актуалните способи един милион години галактична еволюция изискват към 315 часа калкулации, а един милиард години – повече от 36 години действително време, което прави сходна симулация на процедура неизпълнима.
Екипът на Хирашима взема решение казуса благодарение на хибриден модел, който комбинира обичайни физични симулации и AI модел, подготвен върху големи масиви данни. Моделът употребява високорезолюционни симулации на супернови и се научава да предсказва държанието на газовите облаци в първите 100 000 години след детонация. По този метод главната симулация към този момент не би трябвало да пресмята всеки подробност във всяка времева стъпка и може да напредва доста по-бързо, без да губи значимата физика на дребните процеси. Подходът е валидиран посредством съпоставяне с резултати от два водещи суперкомпютъра – Fugaku в Япония и Miyabi в Университета в Токио.
Получената симулация предлага действителна резолюция „ звезда по звезда “ за вселена с повече от 100 милиарда звезди и работи 100 пъти по-бързо от най-модерните до момента. Един милион години еволюция се пресмятат за 2.78 часа, което значи, че един милиард години могат да бъдат симулирани за към 115 дни вместо за 36 години.
По-широк капацитет за климатични, метеорологични и океански модели
Приложенията надалеч надвишават астрофизиката. Подобни хибридни модели, които комбинират изкуствен интелект с високопроизводителни симулации, могат да ускорят доста изчисленията в области като климатичните прогнози, метеорологията, океанографията и моделирането на огромни структури в космоса. Именно тези дисциплини се борят със същия проблем – потребността от сливане на дребномащабна физика с едри световни процеси в действително време. „ Интегрирането на AI с високопроизводителните калкулации е фундаментална смяна в метода, по който подхождаме към комплицирани, многофизични проблеми “, споделя Хирашима, представен от ScienceDaily.
Според него това ново потомство симулации не просто разпознава модели, а се трансформира в действителен инструмент за научни открития – в това число за следене на процесите, довели до образуването на детайлите, от които поражда животът в нашата вселена.
Накъде продължава планът
Следващата фаза включва разширение на метода и адаптирането му към модели на Земната система – от климатични симулации до разбори на турбулентни процеси в атмосферата и океаните. Възможността да се форсира изчислителен развой, който преди е отнемал десетилетия, може да се окаже ключът към това науката да реагира по-бързо и по-точно на световни провокации.
Източник: profit.bg
КОМЕНТАРИ